Emploi des liants pour le pressage des aliments des animaux : aspects technologiques et nutritionnels

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Emploi des liants pour le pressage des aliments des

animaux : aspects technologiques et nutritionnels

J.P. Melcion

To cite this version:

J.P. MELCION

INRA Laboratoire de

_Technologie

Appliquée

à la

_Nutrition,

BP

_1627,

44316 Nantes Cedex 03

Emploi

des

liants

pour

le

pressage

des

aliments

des

animaux :

_aspects

technologiques

et

nutritionnels

Les

_adjuvants

de

_{pressage sont}

utilisables

_pour

_{l’agglomération}

des

aliments,

en

raison

de leurs

propriétés

liantes,

assurant

la cohésion du

granulé,

et

_{lubrifiantes,}

réduisant la consommation

_d’énergie

_électrique

de la

_presse.

Ils n’ont

_{généralement}

_pas

de

valeur nutritionnelle

_propre,

mais

_peuvent

modifier les

_paramètres

de la

_digestion.

Le pressage dans la fabrication d’un ali-ment

_composé

est une

_opération

dont le

résultat est encore aléatoire : le mode d’action

des forces

_qui

régissent

l’association des

par-ticules entre elles est en

grande

partie

incon-nu. Produire des

_granulés

de cohésion

suffi-sante à bas coût demande un

_équilibre

entre les matières

_premières

utilisées,

les

caracté-ristiques

des

matériels,

leur mise en oeuvre

opératoire,

et l’addition

_{possible d’adjuvants}

connus _pour leurs

propriétés

liantes et/ou

lubrifiantes

(Olentine 1980).

Ces

_propriétés

liantes / lubrifiantes peu-vent

_provenir

des matières

_premières

utili-sées

_{principalement}

en raison de leur

contri-bution nutritionnelle -

mélasses,

amidons

gélatinisés, glycérides

du suif ou sels d’acides

gras - ou bien d’ additifs

particuliers,

les

adjuvants

de pressage,

qui

sont

_incorporés

prioritairement

pour leurs

propriétés

liantes et/ou

_{lubrifiantes,}

et secondairement pour

leur teneur en éléments nutritifs et les modi-fications nutritionnelles

_qu’ils

_peuvent

indui-re.

Il nous faut à cet

_égard

établir une

distinc-tion entre

_pouvoir

liant et

_pouvoir

lubrifiant. Un « lubrifiant » facilite le

glissement

des

particules

entre elles et influe directement

sur le rendement de

l’agglomération,

alors

qu’un

« liant » tend

plutôt

à cimenter les

par-ticules,

donc à favoriser la cohésion de

l’ag-gloméré.

En

_pratique,

le terme « liant » couvre ces deux

_aspects

_parfois

_opposés.

1

/

_Origines

et

_propriétés

des

--

adjuvants

de pressage

Les

_adjuvants

de _pressage

_sont,

_pour la

plupart,

soit des

_{sous-produits d’origine}

industrielle,

soit des

_produits

d’extraction

Résumé

-Les liants (ou adjuvants de _pressage) sont des additifs

_{généralement}

dépourvus

de valeur alimentaire qui sont

_incorporés

à faible taux (0,5 à 2,5 %) dans les

ali-ments composés dans le seul but

d’augmenter

le rendement des presses et la

cohésion des _granulés. Ces substances _peuvent être d’origine organique ou miné-rale. Parmi les substances organiques, les

_{lignosulfites}

sont des _{sous-produits} de l’industrie papetière. Les substances minérales

_{appartiennent}

essentiellement à

la famille des argiles. D’autres additifs tels que les

_{polysaccharides}

peuvent être utilisés dans l’élaboration des aliments _pour les animaux aquatiques.

Il existe des tests de laboratoire susceptibles d’évaluer

_l’aptitude

liante ou lubri-fiante de ces _adjuvants de pressage, en fonction _{principalement} de l’humidité et

du _type de matière

_première.

Les essais à échelle

_pilote

montrent

_{généralement}

une influence positive de l’addition des lignosulfites sur les

_propriétés

méca-niques des _agglomérés et une tendance à une réduction de l’énergie consommée

par la presse dans le cas de mélanges riches en céréales (et en amidon). L’effet

des substances minérales est assez variable en

_regard

_{des conditions de pressage.}

A échelle industrielle, les

_petites

différences observées peuvent être _masquées

par les variations aléatoires liées aux essais en usine.

Les _{adjuvants de pressage n’ont} pas de valeur nutritionnelle en soi. Les

lignosul-fites et autres composés

organiques

peuvent faire _exception en raison de leur

teneur - bien _que limitée - en sucres _simples. Les liants minéraux sont considérés

usuellement comme des diluants de la ration. Les effets indirects constatés sur

l’indice de consommation _peuvent être dûs à une

_augmentation

de dureté des

granulés.

Un effet de _tannage des

_protéines

de l’aliment est

possible

avec les

lignosulfites. Cependant,

la structure et le _{comportement physique} des _argiles

(bentonite,

sépiolite)

peuvent expliquer certains effets sur la _{digestibilité} de

l’énergie

chez le _{monogastrique, par} une modification de la rétention d’eau et de la durée de transit dans l’intestin de l’animal, et sur l’utilisation de l’azote chez le

divers,

que l’on

peut

diviser un _peu

arbitrai-rement en deux _groupes

_{principaux :}

les

sub-stances

_d’origine

minérale d’une

_part,

d’origi-ne

organique

d’autre

_part.

l.i

/

_{Adjuvants d’origine}

minérale

a /

_Argiles

à structure lamellaire Les

_argiles

sont des silicates d’aluminium

hydratés,

comprenant

des atomes de silice et

d’aluminium en

majeure

partie, disposés

selon une structure en feuillets constitués de

mailles cristallines

_{(phyllosilicates).}

Par suite des substitutions

_ioniques

dans la maille du

minéral, chaque grain d’argile

est

_chargé

d’électricité

_négative

sur sa surface et les feuillets

_qui

le

_composent

sont

_plus

ou moins reliés fortement les uns aux autres.

_Chaque

grain

d’argile

est

_enveloppé

d’un film d’eau de nature

_spéciale

_{(eau adsorbée) et,}

en fonction

des cations

associés,

de l’eau intersticielle

peut

s’ajouter

à la

_précédente

et venir

s’insé-rer entre les feuillets. Cette structure

_suggère

un effet lubrifiant _par le

glissement

des

feuillets l’un sur l’autre.

Lorsque

la teneur en eau

_diminue,

les

_particules

se

_rapprochent,

chassant l’eau intersticielle

_puis

l’eau

adsor-bée pour établir des

ponts

solides.

Ainsi,

en

présence

d’eau ou de _vapeur, les

_argiles

seraient

_capables

d’une

_part

de

_prévenir

le

blocage

des presses, et d’autre

part

de

cimen-ter les

_particules

_après

refroidissement

(et

séchage)

par un effet de rétraction des

feuillets. On

_trouve,

dans ce _groupe, des

pro-duits

_{pulvérulents}

(tableau

1),

dont la

cou-leur va du

_gris

au

blanc,

et dont les

appella-tions commerciales ne _{recouvrent pas}

toujours

les noms

_{minéralogiques}

véritables. La clé de l’utilisation des

_argiles

comme

adjuvants

est la

_présence

de

_quantités

d’eau

adéquates

dans le

_{mélange argile-aliment.}

L’agglomération

(ou

pressage ou encore «

com-pacter

le

_mélange

dans une _presse

_(figure

_1),

après généralement injection

de vapeur vive

dans la masse à l’aide d’un conditionneur

(David

et Lefumeux

1973).

Comme les

_argiles

n’absorbent _pas l’eau liée

qui

se trouve dans

l’aliment,

celle-ci est

_{apportée par}

la conden-sation de la _vapeur dans le

_{conditionneur,}

ou

par

apport

direct en amont de la _presse dans la

_mélangeuse,

ou _par la mélasse. Une basse

pression

de _{vapeur est}

_{généralement}

recom-mandée,

de manière à favoriser une

conden-sation

_plus

_importante

dans le conditionneur.

En se fondant sur les

_pratiques

_{cimentières,}

l’idéal serait

_{d’ajouter l’argile}

_après

humidifi-cation de l’aliment

_qui

adsorbe l’eau et

_agit

comme un concurrent. Une filière dite « _peu

comprimante

», dont le

rapport

longueur

de

canal / diamètre de canal est inférieur à 10

est

_également

recommandée en

_présence

d’ar-gile,

ce

_qui

_permet

d’utiliser

_davantage

de

vapeur sans

_bloquer

le fonctionnement de la

presse. Les taux

d’incorporation

sont

généra-lement de 1 à 2 %.

Bentonites

Les bentonites

(Fort-Benton,

USA)

sont

parmi

les

_premiers

liants apparus en

alimen-tation animale. Les bentonites contiennent

plus

ou moins de montmorillonite

(Montmo-rillon,

Vienne, France),

qui

est une

argile

à

3 feuillets associée à des

_composés

colloïdaux. Plus la teneur en montmorillonite est

impor-tante,

plus

élevées sont les

_propriétés

lubri-fiantes. Les feuillets sont liés par des

ponts

ioniques

dûs à la

_présence

de cations. La

liai-son est si faible

_qu’elle

se brise sous la

_simple

action de l’eau

(Caillère

et al

1982).

La

capa-cité

_d’échange

est élevée et décroît dans l’ordre suivant

_(Ça&dquo;,

_Mg**,

_{K’, H’,}

Na

’

).

On

utilise le terme bentonite de sodium ou

bento-nite de calcium en fonction de la nature de l’ion

_{échangeable.}

La bentonite de sodium a

généralement

une

_{plus grande}

_capacité

à se

lier à l’eau que la bentonite de calcium. A

l’état pur, elle

peut

absorber au moins 5 fois sa masse d’eau.

Lorsqu’elle

est totalement

saturée,

elle _{expanse :} un

gel

est

obtenu,

qui

perd

sa

plasticité

et. se

disperse

sans former

de

_pâte

liante. La bentonite de calcium _par

contre n’absorbe

_qu’une

à une fois et demie sa masse d’eau

(Olentine 1980).

Kaolinites

Les kaolinites sont

_également

des

_argiles

en feuillets. Leur structure

(2 feuillets)

et

leur

_{composition globale}

sont semblables à celle des bentonites

(tableau

1),

mais les feuillets sont liés étroitement _par des liaisons

hydrogène -

d’où une

capacité d’échange

très

faible

(tableau 2)

_qui

les rendent

_incapables

de se

_gonfler

dans l’eau et de donner

naissan-ce à des

_gels.

Une faible surface

_spécifique

et l’absence de

_charges

entraînent une basse

capacité

d’échange.

D’autres

_argiles

comme la

muscovite ou

_{l’attapulgite}

_peuvent

_également

se trouver associées à la

kaolinite,

avec des

comportements

similaires.

Vermiculites

La vermiculite est une roche formée de

couches micacées

_{séparées par}

deux molé-cules d’eau contenant des ions

_hydratés,

_qui

assurent de faibles forces de liaison entre

feuillets. La

capacité

d’échange

et les

proprié-tés

_{d’absorption}

sont

_importantes

et

_peuvent

être accrues _{par expansion} à la chaleur à

800 &dquo;C. Ces

argiles

peuvent

aussi être utili-sées _pour absorber des

_liquides

tels que la

mélasse,

le chlorure de choline ou l’urée.

b /

_Argiles

à structure tubulaire

Sépiolite

La

_{sépiolite appartient}

à une famille

d’ar-giles

(Alvarez

1984) dont les feuillets sont

orientés de manière à modifier le faciès lamellaire

_classique

en lui faisant

_prendre

une structure tubulaire

(«

minéral à

pseudo-feuillets

»).

La structure d’ensemble est alors

comparable

à une

_brique

creuse

(Wolter

et al

1990).

La section de ces

_{micro-canaux,}

dans

lesquels

des

_liquides

et des _gaz comme l’eau ou l’ammoniac

_peuvent

s’insérer,

est de

0,38

nm’. Ces canaux sont à

_l’origine

de la

surface

_spécifique

élevée

_(plus

de 300

_m

_z

_/g)

et

de la

capacité

d’absorption

(1 à

_1,5

fois son

poids

d’eau)

du minéral. Cette

_argile

est riche

en

_magnésium

(tableau 1)

car il _y a

remplace-ment

_partiel

de l’aluminium _par le

magné-sium. Sa

_capacité

d’échange

ionique

est faible

(tableau 2).

Par ses mécanismes

d’action,

la

sépiolite

peut

être classée dans le même groupe

d’adju-Les

_argiles

ont une

structure en

feuillets qui

peuvent

glisser

l’un sur l’autre

lorsque

la teneur

en eau est

vants que les autres

_{argiles :}

il a été

démon-tré

_qu’une

humidification correcte de la

sur-face en vue de

l’agglomération

_peut

être

apportée par

0,5

à

_{2,0 %}

d’eau. Son

_pouvoir

absorbant

_peut

être mis à

_profit

dans des rations contenant des taux élevés de matières

grasses

(Lopez

et Alvarez

1991)

pour en

accroître la durabilité.

c /

Aluminate

de calcium

L’aluminate de calcium est le résultat de la fusion de minerai d’aluminium

_mélangé

à du

carbonate de calcium à très haute

températu-re

_(>

1 500

°C)

produit

par l’industrie

cimen-tière.

_Après

un

_broyage

très fin

(100 %

< 100

_um),

il se

_présente

comme une

_poudre

foncée et de masse

_volumique

élevée

(tableau 2)

qui

contient environ 38 %

d’équi-valent CaO. La cristallisation du

_produit

après

hydratation

(40

% en masse _par

rap-port

au

produit

sec)

semble être la clé du

comportement

liant. La chaleur est

générale-ment un

_catalyseur

de la réaction de

cristalli-sation,

qui

peut

s’effectuer de manière lente et différée

_après

_{incorporation}

dans un

ali-ment

_{aggloméré. L’enrobage}

des

_particules

par la matière grasse dans certains aliments exerce, semble-t-il, un effet contraire. Le taux

d’incorporation

recommandé est de

_0,6

à

1,0 %.

1.

2

/

_{Adjuvants d’origine}

organique

a /

_{Lignosulfites}

Les

_{lignosulfites}

(ou

lignosulfonates

pour les

_{anglo-saxons)}

constituent un _groupe de

substances dérivées de l’industrie

_papetière

(Dumée

et Michelin

1970).

Les copeaux de bois sont traités en autoclave sous 8 à 9 bar

de

_pression

à haute

_température

(150

à 162

°

C)

par une solution aqueuse de bisulfite

d’ammonium ou de calcium contenant de

l’an-hydride

sulfureux libre.

_Pratiquement

tous les

_composants

_ligneux

du bois sont

solubili-sés _pour ne laisser subsister _que la cellulose.

Il _y a

_{également hydrolyse partielle}

des hémi-celluloses et solubilisation des

_composés

rési-neux du bois. La solution est

_{séparée par}

pressage

et,

après

neutralisation par la soude

ou la

magnésie,

la «

liqueur

» obtenue

qui

contient 50 à 55 de matière sèche est alors

concentrée et séchée. Elle se

_présente

com-mercialement sous forme de

_poudre

brune

très

_{hygroscopique.}

Selon le

_procédé

et le

type

de bois

_traité,

la matière sèche contient 40 à 53 % de

_lignine,

23 à 41 %

d’oligosaccha-rides,

principalement

des hexoses

(fermentes-cibles)

et des

_{pentoses (non}

_{fermentescibles),}

2 à 13 % de matières minérales

_(Hogan

_1974,

Kivimâe 1978 : tableau

3).

La teneur en

soufre varie de 2 à 5 %.

La structure moléculaire de la

_lignine

sul-fonée n’est _pas bien connue. La

_présence

d’un

ion sulfonate

_{chargé négativement}

_près

de la surface de la molécule

_peut

_expliquer

ses

pro-priétés

hydrophiles

et tensio-actives

(Chan

et

al

1976).

Dans les

_aliments,

ces

_propriétés

expliquent

l’effet lubrifiant des

_{lignosulfites.}

Leur

viscosité,

associée à celle des

_composés

glucidiques,

accroît les forces de liaison entre les

_particules

d’aliment. Le taux

d’incorpora-tion recommandé est de 1 à

_2,5

%.

De

_plus,

les

_groupements

aminés des

pro-téines de l’aliment

_peuvent

se combiner aux

réaction de

_tannage.

Un tiers de ces liaisons

seraient irréversibles selon Gustavson

(1956),

principalement

avec les

_lignines

sulfonées de

haut

_poids

moléculaire.

b / Extraits d’hémicellulose

Les « extraits d’hémicellulose » sont des

produits

issus de la

_production

des _panneaux de

_particules

de

_bois,

_disponibles

essentielle-ment sur le marché nord-américain. Les

copeaux de bois sont dilacérés _par action de

la _vapeur à hautes

_pression

et

_{température,}

puis

lavés à l’eau. Les

_produits

solubles entraînés _par les eaux de ruissellement sont

recueillis,

concentrés et séchés. L’extrait se

présente

sous forme d’une

_poudre

brun clair

qui

contient 80 à 84 % de

_{polysaccharides}

et peu de

lignine

(tableau 3).

Leur viscosité en

présence

d’eau

_peut

_expliquer

leur effet liant

dans un aliment.

c / Celluloses substituées

Les éthers de la cellulose

(carboxy-méthyl-cellulose _par

_exemple),

couramment

_employés

en industrie alimentaire comme

_agents

épais-sissants ou

gélifiant.s,

ont été

_adaptés

à

l’ali-mentation animale. Plus le

_degré

d’éthérifica-tion est élevé

_(0,2

à

_0,8),

_plus

leur affinité pour l’eau est élevée et

_plus

basse est leur viscosité en

_{phase hydratée.}

Ils sont

_capables

d’absorber l’eau en

_proportions

très élevées

jusqu’à

se solubiliser. Ceci

_explique

leurs

pro-priétés

filmogènes

et lubrifiantes en

_présence

d’une

_proportion

d’eau suffisante

ajoutée

lors

du conditionnement. Le taux

_{d’incorporation}

recommandé est bas

_(0,1

%)

en

_partie

_pour

limiter les inconvénients

_{physiologiques.}

Un effet inhibiteur sur

l’hydrolyse

_par la

pepsine

de

_protéines

pures a été mis en évidence

(Valaris

et

_Harper

1973).

d / Gommes

_végétales

Les «

gommes

» végétales

sont des

polysac-charides de haut

_poids

moléculaire extraits

d’algues (alginates, caraghénanes),

ou de

graines

de

_{légumineuses (guar,}

caroube).

Elles sont traitées

_chimiquement

_pour accroître leur affinité _pour l’eau ainsi _que leurs

_pouvoirs

_gélifiant

et

_{épaississant.}

En raison de leur

_prix

et de leur relative ineffica-cité en milieu _peu

_hydraté,

elles sont utilisées

davantage

en milieu humide (40-45 %

d’eau)

pour des

applications

particulières.

Leur

emploi

est

_bénéfique

dans les aliments _pour

poissons

et crustacés en vue d’accroître leur

stabilité à l’eau et de réduire la

_pollution

des

bassins

_d’élevage

(Storebakken 1985,

Meyers

1991).

Elles

_peuvent

_également

se trouver

sur le marché en association avec d’autres

composés (pâtes

de neutralisation issues de

l’huilerie).

e /

Mélanges

Plusieurs

_types

de

_{mélanges, qui}

visent à

combiner les

_propriétés

des

_adjuvants

simples

décrits

_ci-dessus,

sont commercialisés

comme liants ou lubrifiants. L’un des

_plus

connus est une association de

carboxy-méthyl-cellulose

(CMC),

d’hydrolysats

pro-téiques

et d’extraits de sassafras

(lauracée

de Chine et

_{d’Amérique}

du

Nord).

Le taux

d’in-corporation

du

_mélange

est

_plus

élevé _que celui de la CMC _pure

_(1,25-2,5

%). Les

pro-priétés filmogène

et lubrifiante de la CMC

sont associées à l’odeur

_agréable

de

_petites

quantités

de sassafras. L’eau et la

températu-re

_sont,

là

aussi,

essentielles à une

_pleine

effi-cacité du

_mélange,

mais cette efficacité

décroît avec des aliments riches en fibres ou

contenant des

_proportions

élevées de

_liquides

(mélasse,

matières

_grasses)

selon Olentine

(1980).

2

_{/ Aspects technologiques}

2.i

1

Evaluation du

comportement

liant

et

lubrifiant

a / Méthode _par

compaction

L’aptitude

d’une substance à cimenter les

particules

peut

s’évaluer

_{indépendamment}

de la variabilité des conditions propres du pres-sage :

substrat,

type

de

_{filière, vapeur}

ajou-tée,

vitesse de

rotation,

etc. Dans le

_principe,

le liant est

_ajouté

à un

mélange

de sable et

d’eau

(10

%), qui

est

_compacté

sous une

pres-sion connue dans un moule

_cylindrique.

Après

extraction de la carotte ainsi formée et

stabilisation à 25 &dquo;C

_pendant

24

_heures,

la cohésion est évaluée par la résistance à

l’écrasement.

Un

_dispositif

dérivé (Le Deschault de Mon-redon 1990) consiste à

_comprimer

de la même

manière le

_mélange

additif-farine entre deux

poinçons (figure

2a)

à une

_pression

fixée

(200 MPa)

et à

_enregistrer

la courbe

force-déplacement.

Le

_comportement

de la farine

(pouvoir

lubrifiant)

est caractérisé par un

seuil de

_plasticité

_repéré

sur la courbe et par

le travail de

_{compression (figure}

2b).

Le seuil

de

_{plasticité représente}

la

_pression

_théorique

requise

pour passer de l’état divisé à un état cohérent semi-continu. La masse

volumique,

le module d’élasticité

_apparent

et la

résistan-ce à l’écrasement sont mesurés sur la carotte

obtenue

_(pouvoir

liant).

La valeur

_prédictive

des critères mesurés à l’aide de cette méthode

a été validée par

comparaison

avec le

pressa-ge à échelle

pilote

(Le Deschault de

Monre-don et al

1993).

L’énergie spécifique

absorbée par la presse est corrélée au travail de

com-pression,

sauf avec des aliments riches en

fibres

_qui

sont

_{plus élastiques,}

et la dureté

des

_granulés

avec la résistance à l’écrasement

des carottes. Un

_exemple

de relation sur des

aliments contenant différents taux de

sépioli-te et de matière grasse est donné dans la

figure

3.

Les

_{lignosulfites}

sont les

_adjuvants

d’origine

b / Méthode _par extrusion

Un

_dispositif

de

_principe

différent a été construit

(Melcion 1974)

et

_adapté

à l’étude de l’efficacité des liants

(Melcion

et

Delort-Laval

1977).

Entre les deux

_plateaux

d’une

presse

hydraulique

de

laboratoire,

un

disposi-tif d’extrusion a été mis en

place.

Il se

compo-se d’un

cylindre

_percé

à sa

_partie

inférieure

d’un orifice de dimensions données

(la

« filiè-re

»).

A travers cet orifice s’écoule la

_poudre

comprimée par

un

_piston

mobile dans l’axe

du

_cylindre.

Un manchon chauffant

thermo-régulé

peut

maintenir le

_cylindre

à une

tem-pérature

fixée. Le

_déplacement

du

_piston

ainsi que la force

_appliquée

sont

_enregistrés

par l’intermédiaire de

capteurs

et servent à définir un travail

_spécifique

d’extrusion

(pou-voir

lubrifiant)

représenté par

l’aire sous la

courbe

_{force-déplacement.}

La farine

_peut

être traitée à la vapeur ou non. La dureté des

gra-nulés obtenus à la sortie de la

filière,

iden-tiques

d’aspect

à ceux élaborés à l’aide d’une

presse classique,

peut

être mesurée à l’issue d’une

période

de stabilisation à

_température

et

_hygrométrie

contrôlée

_(pouvoir

liant).

A titre

_d’exemple,

ce test a

_permis

de

mettre en évidence un effet lubrifiant du

lignosulfite

et de la kaolinite dans des matières

_premières

pures riches en amidon

telles _que

_l’orge,

le maïs ou le son. Cet effet

est réduit avec des matières

_premières

cellu-losiques

comme la farine de luzerne et

_peut

être

_négatif

avec des tourteaux

_(soja),

en

par-ticulier avec la kaolinite

_(figure

_4).

L’effet

lubrifiant est

_rapidement

_tamponné

en

pré-sence d’eau

_ajoutée

au

mélange.

2.

2

/ Evaluation à échelle

_pilote

et

industrielle

a / Précautions

_{méthodologiques}

Les lubrifiants sont utilisés dans le but de réduire la consommation

_d’énergie

et

d’ac-croître,

si

_possible,

le débit horaire.

L’opéra-teur doit mesurer ces deux critères avec la

meilleure

_{précision possible.}

En

_particulier,

l’intensité

_électrique

absorbée _par la _presse doit être

_enregistrée

afin d’obtenir des

infor-mations

_{supplémentaires}

sur la

_régularité

du

fonctionnement de la machine durant l’essai.

De

_plus,

il est nécessaire de

_prendre

en

comp-te les

_particules

fines

_{séparées par tamisage}

à la sortie du refroidisseur et habituellement

recyclées

sur la _presse. Bien des informations

disponibles

sont rendues inutilisables

(ou

partiales)

en raison de l’absence de certains

de ces critères.

Les liants sont utilisés dans le but

d’ac-croître la cohésion du

_granulé,

c’est-à-dire sa

dureté et sa durabilité. La durabilité semble

être le

principal

facteur à mesurer : un

indus-triel souhaite obtenir des

_{granulés qui}

ne se

brisent _pas lors des

_{manutentions,}

du

trans-port

et de la distribution à la ferme. La méthode la

_plus

connue est celle dite des

« caissons tournants

» qui

fait

l’objet

d’une norme américaine ASAE S358

(Pfost

et Allen

1962),

ainsi que la méthode

pneumatique

développée

par la firme suédoise Holmen

(Payne

1979).

Les termes durabilité ou

friabi-lité

_peuvent

être utilisés indifféremment : la

friabilité, qui

est le

_pourcentage

de

_particules

arrachées à l’aliment

_après

abrasion est

_égale

à

(100 - durabilité).

Il faut

_cependant

_prêter

attention à la manière

_d’exprimer

les

résul-tats

_qui

_peut

conduire à une

_{interprétation}

parfois

«

optimiste

» de l’addition d’un liant : une réduction de friabilité de 10 à 5 %

équi-vaut à un accroissement de durabilité de 90 à

Le

_lignosulfite

et la kaolinite ont un

effet lubrifiant

surtout dans les matières

premières

riches

est de 50 % dans le

_premier

cas et seulement

de

_5,6

% dans le second. La

dureté,

évaluée

par la résistance à l’écrasement des

granulés

(Delort-Laval

et Drevet

1970)

a une

connota-tion

_quelque

peu différente et se relie

davan-tage

au

_comportement

alimentaire de

l’ani-mal

(durée

de _repas ou de

mastication,

_prise

d’aliment).

La

_production

de

_granulés

est connue _pour

dépendre

de nombreux

_{paramètres :}

débit

d’alimentation de la presse, quantité de

vapeur

incorporée,

type

de matière

_première,

géométrie

et usure de la filière. En raison des

interrelations entre ces

_paramètres,

il semble

nécessaire de

_procéder

à une

comparaison

avec ou sans liants dans les mêmes

condi-tions de fonctionnement dans un

_premier

temps,

avant

_{d’optimiser}

les résultats _pour

une substance donnée dans un second

_temps.

Il est connu _par

_{exemple qu’un}

débit

d’ali-mentation

_plus

élevé,

donc un

_temps

de

séjour

plus

faible dans la

filière,

conduit à

une détérioration de la

_qualité

des

granulés :

l’influence propre du débit

_peut

alors

interfé-rer avec celle du liant _que l’on souhaite

mettre en évidence. Les

performances

du

matériel aux

_{plans technique}

et

_économique

(production spécifique

et débit

horaire)

seraient à établir sur la base d’une durabilité

de

_référence,

96 % par

exemple

selon Friedrich

(1983).

De

_plus

_chaque

test en atelier

_pilote

ou en usine devrait être effectué en double ou en

_triple.

b / Tendances

_{technologiques}

- essais

au stade

_{pilote :}

Les études

_complètes

évaluant l’efficacité

technologique

des liants ne _{sont pas}

nom-breuses. La

_plupart

des auteurs

reconnais-sent

_cependant

aux

lignosulfites

une influen-ce favorable

lorsque

ceux-ci sont

_ajoutés

à des

mélanges

riches en matières

_premières

amy-lacées,

à la fois sur la durabilité et sur la

consommation

_{d’énergie,}

avec une interaction

positive

entre le taux de vapeur

incorporée

et

le taux de liant

(Friedrich

et Robohm

_1970,

Payne

1979)

surtout en ce

_qui

concerne

l’énergie spécifique.

Cette influence

_disparaît

en

_présence

de sucres ou de lait en

poudre

dans les aliments pour

porcelets (Bruggeman

et al

1964),

ou si la

proportion

de tourteau de

soja

par rapport aux céréales et au manioc

(Pfost 1964)

croît. Leur effet en

_présence

de

matière grasse est

_plus

incertain. Dans les essais conduits à débit

constant,

et pour des

taux

_{d’incorporation}

de 1 à 2

_%,

la réduction

d’énergie spécifique

est

_{plus faible,}

inférieure

à 10

_%,

et souvent

_{masquée par}

l’addition

d’eau ou de _vapeur. Le

lignosulfite

s’avère

souvent être

_davantage

un liant

_qu’un

lubri-fiant. La kaolinite et une

carboxy-méthyl-cel-lulose dans un aliment _pour

lapin plus

riche en

_fibres,

n’ont _pas entraîné d’effet

_pratique

significatif

sur la consommation

_d’énergie

spécifique. Exprimée

en termes de

friabilité,

la cohésion de l’aliment a été

_cependant

réduite de

_{façon plus}

_marquée

(Melcion

et

Delort-Laval

1977).

D’autre

_part,

il

_n’y

a

généralement

pas de

proportionnalité

appa-rente entre le

_pourcentage

de liant

_ajouté,

quel qu’il

soit,

et le résultat

_{technologique.}

En vue d’éviter la variabilité due à la

com-plexité

des

_mélanges,

kaolinite et

_lignosulfite

ont été

_ajoutés

à des matières

_premières

pures

agglomérées

à sec

(sans

vapeur).

Par

rapport

aux témoins sans

adjuvants,

la

consommation

_d’énergie

est réduite avec les

céréales et le son de

blé,

_identique

avec la

farine de luzerne et accrue avec le tourteau de

_soja

_quels

que soient les

adjuvants

testés.

La friabilité des

_granulés

est

réduite,

davan-tage

avec le

lignosulfite qu’avec

la

kaolinite,

sauf pour les matières

premières

(luzerne,

soja)

dont les

_produits

sont

_déjà

très _peu friables

(Melcion

et

Delort-Laval 1977).

En raison de leur

_{capacité d’absorption}

éle-vée des

_liquides,

certaines

_argiles

(bentonite,

sépiolite)

peuvent

être utilisées comme

sup-port

d’incorporation

des matières grasses en

limitant la

_perte

de cohésion du

_granulé

(Lopez

et Alvarez

1991).

A débit

d’alimenta-tion constant sur des aliments _pour volaille

contenant 3 ou 6 % de matière grasse

(suif),

on

_note,

sur la

dureté,

un effet

_significatif

de

l’addition de 2 ou 4 % de

sépiolite

(+

28 et + 74 % en _moyenne

_{respectivement}

en valeur

relative par

rapport

aux témoins dont la

cohésion est bien connue pour être

médiocre)

(figure

3

_déjà

citée).

Par

contre,

la durabilité

des aliments est peu modifiée. Le

_prémélange

de la

_graisse

à

_l’argile

avant de

_l’ajouter

à

l’aliment

_n’apporte

_pas

_d’avantage

supplé-mentaire.

D’une

_{façon générale,}

les résultats obtenus

sont encore

fragmentaires

et demandent

d’autres recherches.

- essais _au stade industriel:

A l’échelle

industrielle,

avec différents

types

d’aliments,

plus

le niveau

_d’énergie

consommée est bas

(la

production spécifique

de la presse

exprimée

en

_kg/kWh

est

_plus

éle-vée),

et

_plus

l’efficacité relative de l’addition

d’adjuvants paraît

faible. C’est le cas avec

l’aluminate de calcium

(Nivet

1993,

tableau

4).

D’un autre

_coté,

les différences constatées

en milieu industriel sont souvent limitées

(tableau 5)

et

_peuvent

être

_masquées

par des

événements aléatoires difficiles à éviter pen-dant les essais en usine.

3

/

Efficacité

_zootechnique

des

adjuvants

de pressage

Les

_adjuvants

minéraux ne

possèdent

aucune valeur alimentaire _par eux-mêmes.

Les

_{lignosulfites, qui}

contiennent 11 à 35 % de

_glucides,

_peuvent

avoir une certaine

valeur

_{énergétique.}

La variabilité de la

réponse

animale décrite dans la littérature

de l’aliment et au

_type

_{d’adjuvant,}

_{y compris}

dans une même famille de

produits,

et à ses

propriétés

physiques

face à la mise en ceuvre

technologique.

Ces dernières informations sont d’ailleurs souvent absentes.

3.

1

/

Chez

le

ruminant

La bentonite a été utilisée chez le ruminant

comme un _moyen de contrôle du

pH

dans le

rumen, comme source de

minéraux,

ou comme

agent

liant. Un

_mélange

(en milieu

humide)

de bentonite de sodium et de tourteau de

soja

accroît l’utilisation de l’azote chez

_l’agneau

(Britton

et al

1978).

Cet effet

bénéfique

a été

attribué à des interactions

_{d’adsorption}

entre

les

_protozoaires

ciliés du rumen ou leur

sub-strat de

croissance,

et la bentonite. A l’aide d’une

_technique

de simulation in vitro du

rumen

_(Rusitec),

Wallace et Newbold (1991)

ont mis en évidence une réduction du nombre

de

_{protozoaires accompagnée}

d’une baisse de la

_production

_{d’ammoniac,}

attribuée à une

sorte

_d’enrobage

des

_protozoaires

ciliés. La bentonite

apparaîtrait

finalement comme un

moyen de réduire

partiellement

l’activité de la

micro-faune,

conduisant ainsi à une

augmen-tation du flux de

protéines

sortant du rumen.

Les

_{lignosulfites}

sont utilisés

_depuis

long-temps

dans les aliments du

ruminant,

soit

comme

liants,

soit comme additifs dans les

compléments liquides.

La vache laitière

demande un certain délai d’accoutumance

(3

jours)

à une ration contenant 2 % de

ligno-sulfite,

mais en aucun cas il n’a été observé une diminution des

_quantités

de matière

sèche

_ingérées.

Les essais in vitro menés au

Grassland Research Institute

(1968)

suggè-rent que les sucres du

_lignosulfite

de calcium

sont fermentés _pour

_produire

des acides _gras volatils avec très _peu d’influence sur la

diges-tibilité des

_{fourrages lorsque}

le

_lignosulfite

est

_ajouté

à

_2,5

%. A taux

_plus

élevés

(2

à 8 %

MS),

le

_lignosulfite

d’ammonium devient une source d’azote non

protéique

_pour le mouton

et le bovin à

_l’engrais.

La valeur alimentaire

L’addition de

lignosulfite,

à un

taux <

_2%,

aux

rations des ruminants a très

peu

d’effet

sur la

digestibilité

des

fourrages.

Au-delà de 2

_%,

le

lignosulfite

d’ammonium devient une source

d’azote non

Chez le

_porcelet

et le _porc en

croissance-finition,

les

performances

ne

_{sont pas}

modi f’cées

par

l’incorporation

d’argile

à l’aliment.

de l’azote

_provenant

de l’ion ammonium

asso-cié est semblable à celle de l’urée

_(Croyle

et al

1975),

mais l’efficacité alimentaire semble

légèrement

réduite au-delà du taux

d’incorpo-ration de 4 % de la matière sèche

_(Chang

et al

1977).

Le traitement de tourteau de

_soja

ou de

colza _par le

_lignosulfite

(5-10

%)

à

températu-re élevée

(90-95 °

C)

met à

_profit

la réaction

entre les

_groupements

sulfonates du

lignosul-fite et les

_groupements

aminés des

protéines.

Il entraîne in situ un effet de

_tannage

et une

réduction de leur

_{dégradabilité}

(McAllister

et

al 1993).

3.

2

/ Chez le

_porc

D’après Collings

et al

_(1980),

la bentonite de sodium

_(2,5

%)

tend à accroître l’efficacité ali-mentaire

_pendant

la

_période

de

_démarrage,

mais pas en

_période

de croissance ou de

fini-tion. Elle n’a aucune incidence sur la

_qualité

de la carcasse. Un effet de substitution semble alors s’exercer entre la bentonite et un

antibio-tique

(la

lincomycine)

en termes de niveau de consommation et de

_gain

de

_poids.

Ces résul-tats sont différents de ceux de Rivera et al

(1978)

avec la kaolinite.

L’adjonction

de 1 à 3 % de kaolinite dans la ration du

_porcelet

ne

modifie en rien la vitesse de croissance ou l’in-dice de consommation. Dans d’autres essais

rapportés par Dunoyer (1986),

seule la vitesse de croissance est

_{légèrement améliorée,}

peut-être en raison d’une réduction des diarrhées.

Ces effets ne _{sont pas toujours} bien

com-pris.

L’addition

_{d’argile équivaut}

à une

dilu-tion de l’aliment conduisant

_{théoriquement}

à des

_performances

réduites si l’on

_exprime

les résultats _par

_rapport

à la ration totale. Plu-sieurs

_hypothèses

sur les mécanismes

d’ac-tion de ces substances ont été

_proposées.

Avec

la

_{sépiolite, l’hypothèse}

la mieux

_acceptée

serait un ralentissement du transit intestinal

dû à la modification de la viscosité du

conte-nu

_grâce

à la

_capacité

_{d’absorption}

d’eau de

l’argile.

L’action des _enzymes intestinaux serait

_prolongée,

accroissant ainsi l’efficacité de la

_digestion

et

_{l’absorption}

des nutriments

(Lopez

et Alvarez

1991).

Une autre

explica-tion

_pourrait

être une interaction entre la dureté et/ou l’élévation de

_température

des

granulés quittant

la

filière,

liée à la

_présence

de

_{l’adjuvant,}

et la consommation _par

l’ani-mal. Une dureté excessive tend à réduire le niveau de

_{consommation,}

des

_{températures}

plus

élevées accroissent la

_{digestibilité}

de

l’énergie

de rations contenant de l’amidon de

céréales ou de

_{légumineuses.}

Des interactions

avec la microflore intestinale

_peuvent

égale-ment être

_invoquées.

Chez le

_porcelet,

l’accroissement de

durabi-lité reliée à l’addition de

_sépiolite

(2

% en

sub-stitution au

_maïs)

semble conduire à une

réduction de la consommation alimentaire

mais aussi de la croissance avec des rations

peu

énergétiques

(Castaing

1989).

L’indice de

consommation est

_identique

dans ce cas à

celui du

témoin,

mais meilleur avec des

rations à

_plus

haute teneur en

_énergie

(tableau 6).

Dans les deux _cas, l’indice de conversion de

_l’énergie

est accru

_(2,8

et

_4,5

%

en valeur relative

_{respectivement)}

avec

l’argi-le. Chez le porc en croissance ou en finition

(20-100

et même 150

_kg

de

_poids

_vif),

les

per-formances ne different pas

significativement

entre groupes

expérimentaux

et groupes

témoins,

montrant par là un effet de

compen-sation de la dilution de la ration avec le liant

(Parisini

et al

1993).

Si mâles et femelles sont

étudiés

_séparément

_(Castaing

_1989),

l’incorpo-ration du liant a un

_léger

effet

_dépressif

_(2,5

à

3

%)

chez les mâles

castrés,

de même ordre de

grandeur

que celui de la dilution de

l’aliment,

mais non

_significatif

chez la femelle. L’indice

de conversion de

_l’énergie

est alors

_plus

élevé.

Une couleur

_plus

claire de la viande avec les

animaux

(103

_kg)

recevant de la

_sépiolite

a

été notée

(Parisini

et al

_1993),

ainsi

_qu’une

tendance à un

dépôt plus important

de lard

chez le porc lourd italien

(150

kg).

3.

3

/ Chez la volaille

L’influence des

lignosulfites

a été

particuliè-rement étudiée chez la volaille. Les aliments

pour

poulet

de chair contiennent en effet des

proportions

élevées de matières _{grasses qui} nécessitent

_parfois

de recourir à des

_adjuvants

de pressage. :

D’une manière

_générale,

en

_présence

de

3 % de

_lignosulfite

de

_calcium,

la

digestibilité

des

_composants

majeurs

de l’aliment tend à

décroître avec

l’âge

de l’animal

(Kivimâe

1978).

Parallèlement,

la consistance des

eau

_{augmente (de 61,5}

à

73,5

%).

L’accroisse-ment de teneur en eau est attribué à la

teneur du

_lignosulfite

en

_composés

soufrés

qui

agiraient

comme des irritants de la

muqueuse du tube

digestif.

L’effet laxatif est moindre avec 1 à 2 % de

_lignosulfite

dans l’aliment. A 5

_%,

les animaux montrent des

caeca distendus et des contenus caecaux brun

foncé, luisants,

à la fois « tenaces » et

gélati-neux jusqu’à l’âge

de

_{l’abattage.}

Cette

disten-sion des caeca tend à accroître le

risque

de

rupture

au moment de l’éviscération lors de

l’abattage.

A six

semaines,

les villosités intes-tinales sont

_aplaties

(Proudfoot

et de Witt

1976).

Avec le

_lignosulfite

de calcium prove-nant de résineux

_(épicéa),

la teneur en eau

des fientes est

_supérieure

à celui

_provenant

de feuillus

(hêtre) :

elle est de

71,0

et

_72,5

%

respectivement

contre

_68,7

% avec le témoin.

La consommation d’eau est accrue

parallèle-ment

(Leibetseder

et

_Skalicky

1974).

Une

accentuation de ces effets est observée chez

les

_poulets

contaminés par la coccidiose.

Entre

_0,5

et

_2,5

% de

_lignosulfite

dans la

ration,

ni l’indice de

consommation,

ni la

vitesse de croissance des animaux ne sont modifiés

_{significativement}

par

rapport

au

témoin

_{(Waldroup et}

al

1982).

Il n’existe pas

non

_plus

de différence dans le rendement en

viande et le classement des carcasses.

Au-dessus de

_2,5

_%,

_l’usage

du liant entraîne une

baisse limitée des

_{performances,}

et un

accroissement

_possible

de la mortalité. Il existe une liaison

significative

entre le taux

de

_lignosulfite

dans la ration et le

degré

de

salissure du

_plancher

de la cage et du

pluma-ge lié à la

dispersion

accrue des

_gouttelettes

lors de l’abreuvement.

L’absence constatée d’effets

_négatifs

par

rapport

au témoin de la bentonite de sodium

(2,5

%)

sur la croissance et l’efficacité

alimen-taire chez le

_poulet

de chair

_rejoint

les

conclu-sions des essais menés sur le _porc. Tout se

passe comme si l’effet de dilution dû à la

pré-sence

d’argile

était

_{compensé par}

une

meilleure utilisation

_digestive

des

composés

alimentaires, peut-être grâce

à un

ralentisse-ment du bol alimentaire dans l’intestin

(Salmon

1985).

La teneur en eau des fientes

(65,6

%)

est réduite

_{significativement}

par rapport au

témoin

(68,7

%)

avec 2 % de bentonite de sodium dans la ration

(Leibetseder

et

Skalic-ky

1974).

Plus

récemment,

l’incorporation

de

_1,5

% de

_sépiolite

en substitution au maïs a été

étu-diée chez le

_poulet

de chair dans un aliment en farine en vue de vérifier

l’hypothèse

de

l’accroissement du

_temps

de transit

(Tortuero

Cosialls et al

1992).

L’incorporation d’argile

dans la ration se traduit _par un

allongement

de la durée de transit

(2-3

h _{pour 87,5} % des

oiseaux avec l’aliment contenant

1,5

% de

sépiolite

contre

_1,5-1,75

h pour

62,5

% des oiseaux avec l’aliment

témoin).

Aucune diffé-rence

significative

de croissance et d’efficacité

alimentaire n’a été mise en évidence sur la totalité de la

_période

10-42

_jours,

mais de

légères

différences

_apparaissent

selon

_l’âge,

positives

dans le

_{jeune âge,}

_{négatives plus}

tard,

le besoin en

_énergie

_augmentant

avec

l’âge.

La

_{disponibilité}

de

_l’énergie

_pourrait

être influencée par la vitesse de transit.

L’influence des liants

_peut

être déterminée à travers leur efficacité relative sur

l’énergie

métabolisable

_apparente

(EMA)

de la ration. L’EMA d’aliments contenant de la kaolinite

1

L’influence

de

l’adjuvant

sur l’EM

_apparente

de l’’aliment est variable selon sa nature mais

!ze

_dépend

_pas

de son taux

et des

_{lignosulfites}

(sous

forme

_liquide

ou

solide)

a été

_corrigée

en tenant

_compte

de la dilution

_{apportée par}

le liant. L’influence du

liant est

_positive

ou

_négative

_(Melcion

et Delort-Laval

1977)

mais

_toujours

indépen-dante de son taux

_{d’incorporation (figure}

5).

Dans le cas le

_plus

favorable

_{(lignosulfite}

de calcium

_liquide),

l’accroissement d’EMA est de 75

_kcal/kg,

soit environ

2,5

% de la valeur du

_régime.

Le liant n’aurait _pas de valeur

énergétique

propre, et une valeur constante

devrait le cas échéant lui être attribuée.

Conclusions

Un

_adjuvant

de _pressage doit être

_adapté

à

l’aliment

_(teneur

en matière

_grasse),

et aux

conditions _{de pressage}

_(épaisseur

de

_filière,

eau, vapeur

ajoutée)

en fonction de ses

pro-priétés spécifiques.

D’un autre

_coté,

_lorsqu’on

choisit d’utiliser un

adjuvant,

il est

nécessai-re d’évaluer son taux

_{d’incorporation,}

son

coût,

notamment de

_{stockage (prise}

en

masse !)

et de

_manutention,

_{ainsi que}

l’avan-tage

technique

ou commercial

_apporté.

Des

_dispositifs

_{expérimentaux}

et des

méthodes sont

_disponibles

_pour tester l’effica-cité de ces substances

_après

_{incorporation}

dans un

_{aliment ;}

les résultats obtenus en

laboratoire sont corrélés avec les essais à

échelle

_pilote.

Il convient

_cependant

d’être

prudent

quant

à

_{l’extrapolation}

à la

_pratique

industrielle. Cela

_signifie

un contrôle

_précis

des

_performances

de la presse, la mesure des

caractéristiques physiques

des aliments

agglomérés

ainsi _que

_l’emploi

de

méthodolo-gies

expérimentales adaptées.

Les essais _{montrent que} les

_adjuvants

de pressage sont souvent

plus

efficaces comme

liants _que comme lubrifiants. La

_réponse

est

plus

favorable avec des aliments contenant

des

_céréales,

dont

_{l’agglomération}

est

_aisée,

qu’avec

des aliments à teneur élevée en fibres ou en

_protéines.

Leur

_emploi

ne se

_justifie

évidemment _pas

si

_{l’équipement}

est bien maîtrisé _{et que} l’on

produit déjà

des aliments

_agglomérés

de

bonne

_qualité.

D’un autre

côté,

les conditions de pressage sont rarement idéales, et les résultats

_peuvent

être aléatoires.

_L’emploi

d’adjuvants

peut

alors se

_justifier

ponctuelle-ment pour éviter d’avoir à

_changer

une

filiè-re, ou _{pour compenser} une médiocre

_aptitude

au _pressage d’un aliment donné.

Leurs effets nutritionnels sont difficiles à

évaluer,

d’autant _que les taux

_{d’incorporation}

sont

_bas,

et encore mal élucidés. Ils n’ont pas

de valeur nutritionnelle

directe,

mais peu-vent avoir une valeur indirecte _par

l’accrois-sement de la densité des

_granulés

et de leur

dureté

_{(lignosulfites) susceptible}

de limiter le

gaspillage

de l’aliment et/ou par leur effet sur

la

_{pression osmotique}

à l’intérieur du tube

digestif

et la modification

_potentielle

de

tran-sit intestinal

_qu’il

_peuvent

induire

_(argiles).

Les

_liants,

à

_l’origine

utilisés comme additifs

technologiques, pourraient

dans certains cas

être considérés comme additifs à vocation

nutritionnelle.

Leur

_{incorporation}

dans un aliment

_peut

entraîner un effet

positif

ou

négatif

sur

l’énergie

métabolisable du reste de la ration pour le

poulet

de

chair,

dont il a été démontré

qu’il

était

_indépendant

du taux

d’incorpora-tion dans la gamme testée. D’autres recherches de

_{physiologie digestive}

sur les

effets associatifs au cours de la

_digestion

des

composants

dans un aliment seraient

néces-saires _pour

_compléter

nos connaissances sur

l’efficacité

_biologique

de ces substances dans

les aliments

_{agglomérés.}

Certains des résultats

_présentés

dans cet article ont été obtenus

_grâce

à l’aide de la

société TOLSA

_(Madrid),

_que nous

remer-cions vivement.

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